1.2.4.1. Tính chất của dung dịch phức gốc hydroxyl apatit
Quá trình tổng hợp Hydroxyl apatite từ PBS có thể tạo ra lớp phủ Hydroxyl apatite ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển bằng cách cách bắt chước q trình tạo xương trong cơ thể sống. Quá trình tạo thành phần xương tạo nên vật liệu lý tưởng hài hòa với thiên nhiên. Tuy nhiên, tốc độ rất chậm, quá trình lắng đọng của các tinh thể Hydroxyl apatite cần khoảng 01-02 tuần hay lâu hơn. Đối với các vật liệu cho mục đích sinh học như xương nhân tạo, tốn phí về thời gian cũng như giá cả có thể khơng phải là vấn đề lớn, do chúng rất đắt. Nhưng ngược lại, đối với vật liệu cho mục đích làm sạch mơi trường thì thời gian và giá cả là vấn đề lớn. Trong trường hợp này quá trình tổng hợp Hydroxyl apatite mong muốn phải tốn ít thời gian và tốt nhất là chỉ trong vài giờ đồng hồ. TiO2 được ngâm trong dung
dịch PBS với những điều kiện thích hợp (độ pH, nhiệt độ, thành phần ion, tỷ lệ Ca/P, thời gian) Hydroxyl apatit sẽ được hình thành.
1.2.4.2. Các tính chất của dung dịch phức gốc ảnh hưởng đến quá trình hìnhthành hydroxyl apatit trong phương pháp (PBS) thành hydroxyl apatit trong phương pháp (PBS)
Sự thay đổi thành phần, nồng độ ion, độ pH, nhiệt độ, tỷ lệ Ca/P… của dung dịch phức gốc đều ảnh hưởng đến q trình hình thành hydroxyl apatite, nó làm thay đổi hình dạng, kích thước, độ dày (nếu nó được mọc trên một vật liệu đế) và thời gian lắng đọng. Cũng có thể kết quả hình thành khơng phải là Hydroxyl apatit mà là một dạng thức khác ví dụ là OCP (octacalcium phosphate - Ca8H2(PO4)6) hoặc TCP (Tricalcium Photphat - Ca3(PO4)2), ACP (Amorphous
PBS PBS
phosphate)... Vì vậy dung dịch phức gốc dùng để ngâm TiO2 phải đạt được những tính chất cơ bản sau:
1.2.4.3. Nồng độ ion:
Trong các nghiên cứu về xương nhân tạo, phương pháp tổng hợp Hydroxyl apatite là Hydroxyl apatit được phủ lên bề mặt các vật liệu như kính, Silica và các vật liệu tương tự từ dung dịch PBS siêu bão hịa có chứa các ion với nồng độ tương tự như trong dịch huyết tương người (Bảng 1.4).
1.2.4.4. Độ pH:
Nồng độ pH trong môi trường là một thông số rất quan trọng cho sự hình thành hydroxyl apatite. Độ pH ban đầu trong dung dịch có thể ảnh hưởng đến sự kết tủa bởi sự thay đổi pha trong dung dịch và ảnh hưởng đến trạng thái của bột hydroxyl apatite tạo thành. Sự thay đổi pH của dung dịch có thể thay đổi cấu trúc pha và tính đối xứng của các pha.
1.2.4.5. Nhiệt độ:
Nhiệt độ cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến độ kết tinh của hydroxyl apatite. Sự tăng nhiệt độ làm gia tăng tốc độ của phản ứng, quá trình chuyển đổi OCP thành hydroxyl apatite cũng xảy ra thuận lợi hơn ở nhiệt độ cao (~70 -> 90oC). Khi mầm OCP tạo ra ở nhiệt độ thấp nó là các tinh thể có kích thước rất nhỏ. Khi nhiệt độ được nâng lên tạo điều kiện cho kích thước tinh thể được nâng lên.
1.2.4.6. Tỷ lệ Ca/P
Tỷ lệ Ca/P đưa vào có ý nghĩa lớn trong việc tạo thành các dạng thức khác nhau của hydroxyl apatit (bảng 1.4).
Bảng 1.4. Tỷ lệ Ca/P tương ứng với các dạng thức của hydroxyl apatit
Loại hydroxyl apatit Công thức Tỷ lệ Ca/P
Octacalcium phosphate (OCP) Ca8(HPO4)2(PO4)4·5H2O 1.33
Tricalcium phosphate(α or β TCP) Ca3(PO4)2 1.5
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU
2.1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ
2.1.1. Hóa chất
Hóa chất dùng để tổng hợp vật liệu
- Tetraisopropyl orthotitanat Ti(OC3H7)4 98%, viết tắt TTIP, Meck, Đức.
- Diethanolamin C4H11NO2 98%, viết tắt DEA, Meck, Đức.
- Ethanol C2H6O 99.7% , viết tắt EtOH, Trung Quốc.
- TiO2 - P25 bột anatas và rutil, Degussa, Đức.
- Nước cất 2 lần.
- Các hóa chất tinh khiết phân tích (P.A.) được mua từ hãng Meck của Đức, bao gồm: NaOH, NaCl, KCl, CaCl2.2H2O, KH2PO4, Na2HPO4.12H2O, Na2HCO3, CO(NH2)2.
Hóa chất dùng để xác định vi khuẩn
- Keo acrylic 50% ± 1wt%, BLJ – 961 của Baolijia, Trung Quốc dùng để kết dính vật liệu HA/N-TiO2 trên bề mặt gạch.
- Mơi trường hiếu khí tổng số có pH 7,0 -7,2 dùng để hoạt hóa và ni cấy các chủng vi khuẩn thí nghiệm bao gồm: K2HPO4 1,0; NaCl 0,5; KCl 0,25; MgCl2 1,2; NH4NO3 2,0; glucose 1,0; peptone 5,0; cao nấm men 0,2; cao thịt 3,0 và
agar 20 (g/L).
- Mơi trường Sabouraud Dextro Agar (SDA) có pH 6,0 dùng hoạt hóa ni cấy nấm tổng số bao gồm: peptone 10,0; glucose 40,0; chloramphenicol 0,1 và agar 20 (g/L).
2.1.2. Dụng cụ
- Cốc thủy tinh: 500ml, 1000ml, 2000ml.
- Bình tam giác có nút nhám: 250ml, 500ml.
- Bình hút ẩm: Φ 300.
- Ống đong thủy tinh: 1000ml.
- Bình teflon: 1000ml
- Cối mã não: Φ 10.
2.1.3. Thiết bị
Thiết bị dùng để tổng hợp vật liệu
- Cân phân tích: độ chính xác 10-4 mg ADAM, Anh.
- Bếp gia nhiệt: có khuấy từ Hotplate Stirrer Jenway 1000, Anh.
- Lò nung: nhiệt độ tối đa 1000ºC Carbolite, Đức.
- Máy siêu âm: 35 kHz, 225/450W, Bandelin SONOREX Super PR, Đức.
- Tủ sấy: INB 500 Memmert, Đức.
Thiết bị dùng để đánh giá đặc trưng vật liệu
- Nhiễu xạ tia X, X-Ray, Siemens - D5000, Mỹ.
- Quang phổ hấp thụ UV-VIS, Jasco V670, Đức .
- Quang phổ plasma ghép nối phổ ICP-MS Elan 9000, Perkin Elmer, Mỹ.
- Hiển vi điện tử quét Hitachi S – 4800 SEM, Nhật Bản.
2.2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu
Vật liệu HA/N-TiO2 nghiên cứu chủ yếu diệt khuẩn gram(-), gram(+) và men mốc trong môi trường khơng khí giúp nâng cao chất lượng mơi trường khơng khí.
2.2.2. Phạm vi, thiết bị nghiên cứu, tổng hợp vật liệu HA/N-TiO2
Phạm vi nghiên cứu
Vật liệu HA/N-TiO2 được nghiên cứu tổng hợp chủ u trong phịng thí nghiệm qua hai giai đoạn bao gồm: giai đoạn chế tạo bột N-TiO2 và giai đoạn chế tạo nanocomposit HA/N-TiO2.
Thiết bị nghiên cứu
Các thiết bị tổng hợp vật liệu được dùng tại phòng thí nghiệm của Phịng phân tích chất lượng mơi trường tầng 7,8 nhà A30 Viện Công nghệ môi trường số 18 Hoàng Quốc Việt.
Các thiết bị xác định nồng độ vi khuẩn được dùng tại Trung tâm khoa học cơng nghệ & mơi trường phịng phân tích và kiểm tra chất lượng sản phẩm vilas 929 – vimcerts 171 địa chỉ: t3,4 tòa nhà Nedcen, ngõ 149 Giảng Võ, Đống Đa, Hà Nội
Tổng hợp bột nano TiO2 pha tạp nitơ (N-TiO2)
Bột nano N-TiO2 được tổng hợp từ TiO2 thương mại theo sơ đồ mơ tả trên